影响气相色谱基线的因素之一:气源

2021-03-03 10:10:36

在气相色谱分析中,基线问题是常见的维护热点。基线问题主要包括三个方面:基线噪声大;出现跃迁、杂峰等;有规律/无规律波动等。一方面,基线噪声的大小、基线位置可以反映仪器的工作状态是否正常;另一方面,基线的杂峰、波动可能会干扰正常的样品分析和定性定量;再一方面,良好的基线状态意味着仪器系统的稳定性和分析的品质,比如更低的方法检出限等。因此需要正视气相色谱仪器的基线问题,积极排查和解决问题。

 

引起气相色谱仪器基线问题的原因多种多样,在日常的使用中,首先,应当从合格和可靠的供应商获取仪器耗材,如钢瓶气、进样垫、衬管等;其次,应当做好耗材的日常维护,包括气体净化装置(除水、除氧和除烃装置)、进样口进样垫(进样隔垫、注射垫)、衬管、O型圈、分流部件(分流平板、毛细柱适配器)、分流捕集阱等的清洗和更换;再则,应当做好色谱柱的老化、FID检测器喷嘴与收集极的清洗,ECD的高温老化等部件维护;再次,应当按照仪器使用说明书正确设置和操作仪器;最后,还应当注意实验室环境应当符合仪器的安装使用要求。

 

然而,实际的情况是,即使注意到了以上方面,基线问题在很多情况下仍然是困扰实验室分析人员的一大难题。本期将介绍气源引起的气相色谱基线问题的一些实例。

 

一 气源

 

1.1 概述

 

对于气相色谱仪而言,气源是必不可少的组成部分,气源提供气相色谱正常工作所需要的各种气体。从气相色谱仪对气体的使用用途而言,多数情况下大致可以分为四种:载气、燃气、助燃气和尾吹气。

 

载气用于将样品带入仪器系统进行分离和测定。常用的载气有氢气、氦气、氮气、氩气等。燃气和助燃气用于提供检测器内部形成火焰和进行燃烧;燃气一般指氢气,助燃气指空气(请注意,不要使用氧气)。尾吹气一般与载气类型相同,作用有很多,比如稀释火焰,消除检测器死体积等,用于采用毛细柱分离的情况。除上面所说之外,还有转化炉使用的氢气,驱动阀所用的空气/氮气等。

 

气相色谱中的气体除了载气之外,燃气、助燃气、尾吹气和转化炉使用的氢气、驱动多通阀转动的气体均可称之为辅助气。

 

1.2 气源对气相色谱分析基线的影响

 

由于气源提供气相色谱正常工作所需要的各种载气、燃气、助燃气和尾吹气等,参与气相色谱的工作过程,因此气源会影响气相色谱分析的基线。主要体现在气源供气纯度上,另外气源(如气体发生器)的稳定性也是重要的影响因素。

 

1.2.1 载气纯度对基线的影响


使用气相色谱进行分析时,均要求使用高纯载气,一般建议纯度为99.999%,条件难以满足时,也应在99.99%以上。如果载气不纯(含有微量的氧、水和烃类等)可能会导致多方面的影响,如基线噪声大,长期使用损坏色谱柱(含有微量的氧、水等),分析低含量烃类出负峰(含有微量烃类,非甲烷总烃可能出负峰)等。


除了噪声变大之外,也会导致色谱柱损坏,使分析过程产生严重柱流失和鬼峰等问题。


1.2.2 氢气和助燃气(空气)对基线的影响


在气相色谱分析中,氢火焰离子化检测器(FID)、氮磷检测器(NPD,又称之为热离子检测器FTD)和火焰光度检测器(FPD)均需要使用氢气和助燃气(空气)燃烧产生火焰以维持正常工作,因此氢气的纯度以及助燃气(空气)的杂质含量(尤其是烃类含量)会影响到检测器的基线噪声大小,气体越洁净,燃烧的背景值越低,基线噪声也越小。


除了氢气之外,助燃气(空气)也会对基线噪声造成影响,主要表现在:(1)使用质量较差的钢瓶空气和质量较好的钢瓶空气之间;(2)使用空气发生器(空气源),由于某些空气发生器不能做到无油,或者室内环境有污染物导致空气发生器压缩的空气内杂质较多。下图为氢火焰离子化检测器(FID)使用空气发生器和使用高纯空气(高纯氧气和高纯氮气混合)的点火基线跃迁值,使用高纯空气跃迁值较小,说明其中杂质含量低,燃烧背景值小,也意味着基线噪声更低。


1.2.3 钢瓶使用方式对基线的影响

 

在使用钢瓶时为了防止空气倒灌和保证用气安全,使用时内部气体不应用尽,一般要求留有0.5MPa-1MPa的余气;同时,当钢瓶气即将用尽时候,由于下部沉积了比较多的杂质,也会导致基线较差。


1.3 小结

 

气源是气相色谱分析必不可少的组成部分,气源提供气相色谱正常工作所需要的各种气体,因此应当保证气源的供应质量和正确使用。气源引起的基线问题除了上述气体纯度和杂质原因之外,钢瓶漏气、气体发生器内部漏气以及气源供气压力的稳定性不佳(气源内部的缓冲空间过小或者漏气)等均会对基线造成影响,在实际使用中应当加以注意。


文章来源:VX 气相色谱分析